Визначення умов запобігання хімічного зносу футеровки індукційної печі в дуплекс-процесі «вагранка – індукційна піч»
DOI:
https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.345473Ключові слова:
дуплекс-процесі «вагранка – індукційна піч», тігельна реакція, хімічний знос футеровки, неякісна шихтаАнотація
Об’єктом дослідження є плавка чавуну в дуплекс-процесі «вагранка – індукційна піч». Необхідність дослідження такого дуплекс-процесу продиктована умовою забезпечення необхідної якості чавуну в разі, якщо використовується неякісна або неконтрольована за якістю шихта. Виконання цієї умови неможливе, якщо індукційна піч застосовується як єдиний плавильний агрегат. Але проблема полягає в тому, що у процесі індукційної плавки чавуну, зокрема на етапі перегріву та витримки розплаву, може розпочатися тігельна реакція, яка приводить до хімічного зносу футеровки. Необхідність зменшення вмісту вуглецю у розплаві, який видається з вагранки, потребує підвищення температур, що створює ризики для початку тігельної реакції.
На основі статистичних розрахунків показників ваграночної плавки встановлено, що у розплаві, який видається з вагранки в індукційну піч, середній вміст вуглецю складає C = 3,47% при середньоквадратичному відхиленні SC = 0,14%, а середній вміст кремнію складає Si = 2,05% при середньоквадратичному відхиленні SSi = 0,21%. При цьому з ймовірністю 96% вміст вуглецю складає C = (3,33–3,75)%, а вміст кремнію відповідає діапазону Si = (1,84–2,46)% з ймовірністю 98%. Встановлено, що константа рівноваги знаходиться у діапазоні (0,15–0,21) з ймовірністю 97,8% за середньої температури Т = 1355°С при середньоквадратичному відхиленні температури SТ = 6°С. За таких показників розплаву, який видається в індукційну піч, ризики початку тігельної реакції не виникають. Визначено, що навіть на температурних режимах, достатніх для видалення FeO, ризик початку тігельної реакції мінімальний. Задля забезпечення умов, що запобігають початку тігельної реакції, слід дотримуватись наступних рекомендацій по вмісту вуглецю та кремнію за високотемпературного режиму плавки, коли температура знаходиться у діапазоні T > 1480°С: C > 0,3% та Si < 0,3%.
Результати дослідження можуть бути використані на плавильних ділянках ливарних цехів, оснащених вагранками та індукційними печами.
Посилання
- Demin, D., Frolova, L. (2024). Construction of a logical-probabilistic model of casting quality formation for managing technological operations in foundry production. EUREKA: Physics and Engineering, 6, 104–118. https://doi.org/10.21303/2461-4262.2024.003518
- Demin, D. (2023). Experimental and industrial method of synthesis of optimal control of the temperature region of cupola melting. EUREKA: Physics and Engineering, 2, 68–82. https://doi.org/10.21303/2461-4262.2023.002804
- Ajah, S. A., Idorenyin, D., Nwokenkwo, U. C., Nwigwe, U. S., Ezurike, B. O. (2021). Thermal Analysis of a Conventional Cupola Furnace with Effects of Excess Air on the Flue Gases Specific Heat. Journal of Materials and Environmental Science, 12 (2), 192–204.
- Jopkiewicz, A., Podrzucki, C. (2007). Tendencies to the Improvement of the Cupola Process. Archives of foundry engineering, 13 (3), 61–70.
- Nikolaiev, D., Selivorstov, V., Dotsenko, Y., Dzevochko, O., Pereverzieva, A., Dzevochko, A. (2025). Identification of temperature in cupola furnace based on the construction of the “slag composition – slag viscosity” model. Technology Audit and Production Reserves, 1 (1 (81)), 29–33. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.322458
- Nikolaiev, D. (2024). Construction of a cupola information profile for further modeling for the purpose of controlling melting processes. ScienceRise, 2, 3–14. https://doi.org/10.21303/2313-8416.2024.003674
- Demin, D. (2025). Optimization of parameters of the cupola melting by the criterion of the maximum cast iron temperature. EUREKA: Physics and Engineering, 2, 158–165. https://doi.org/10.21303/2461-4262.2025.003712
- Demin, D. A. (2012). Synthesis of optimal temperature regulator of electroarc holding furnace bath. Scientific Bulletin of National Mining University, 6, 52–58.
- Demin, D. (2014). Mathematical description typification in the problems of synthesis of optimal controller of foundry technological parameters. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (4 (67)), 43–56. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.21203
- Demin, D. (2013). Adaptive modeling in problems of optimal control search termovremennoy cast iron. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (4 (66)), 31–37. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2013.19453
- Demin, D. (2014). Computer-integrated electric-arc melting process control system. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (9 (68)), 18–23. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.23512
- Demin, D. (2017). Synthesis of optimal control of technological processes based on a multialternative parametric description of the final state. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (4 (87)), 51–63. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.105294
- Demin, D. (2020). Constructing the parametric failure function of the temperature control system of induction crucible furnaces. EUREKA: Physics and Engineering, 6, 19–32. https://doi.org/10.21303/2461-4262.2020.001489
- Stanovska, I., Duhanets, V., Prokopovych, L., Yakhin, S. (2021). Classification rule for determining the temperature regime of induction gray cast iron. EUREKA: Physics and Engineering, 1, 60–66. https://doi.org/10.21303/2461-4262.2021.001604
- Penziev, P., Lavryk, Y. (2023). Diagnostics of the temperature condition of cast iron melting in induction furnaces by the content of SiO2 and CaO in slag. ScienceRise, 1, 14–20. https://doi.org/10.21303/2313-8416.2024.003558
- Demin, D., Domin, O. (2021). Adaptive technology for constructing the kinetic equations of reduction reactions under conditions of a priori uncertainty. EUREKA: Physics and Engineering, 4, 14–29. https://doi.org/10.21303/2461-4262.2021.001959
- Lysenkov, V. Yu. (2025). Systematyzovani dani po khimichnomu skladu chavunu vahranochnoi plavky dlia vyhotovlennia tonkostinnykh vylyvkiv. Teoretychni ta praktychni doslidzhennia molodykh vchenykh. Kharkiv: NTU “KhPI”, 735–736.
- Lavryk, Ye. Ye. (2025). Vyznachennia vplyvu rezhymiv induktsiinoi plavky na kilkist nemetalevykh vkliuchen v ridkomu chavuni. Teoretychni ta praktychni doslidzhennia molodykh vchenykh. Kharkiv: NTU “KhPI”, 732–733.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Denis Nikolaev, Vadym Selivorstov, Yuriy Dotsenko, Iryna Osypenko, Eugene Kuznetsow
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
